L'inalazione di polvere che contiene particelle di cenere volante dalla combustione del carbone è stata collegata a malattie polmonari e cardiache, cancro, disturbi del sistema nervoso e altri effetti negativi.

Ma monitorare la presenza di ceneri di carbone nella polvere è stata una sfida per gli scienziati.

Fino ad ora.

I ricercatori della Duke University e dell'Università del North Carolina Chapel Hill hanno sviluppato un nuovo tracciante forense che utilizza gli isotopi di piombo per rilevare le ceneri volanti di carbone nella polvere e altri solidi, compresi suolo e sedimenti. La cenere volante è un particolato fine prodotto dalla combustione del carbone polverizzato.

I test mostrano che il tracciante può distinguere tra la firma chimica del piombo che proviene dalle ceneri di carbone e il piombo che proviene da altre importanti fonti umane o naturali, compresa la vecchia contaminazione da benzina con piombo e vernice al piombo.

"Il piombo si aggiunge alla nostra cassetta degli attrezzi forensi e ci offre un nuovo potente metodo per tracciare la contaminazione da ceneri volanti nell'ambiente, " disse Avner Vengosh, professore di geochimica e qualità dell'acqua alla Nicholas School of the Environment di Duke.

Il tracciante amplia la capacità degli scienziati di valutare e monitorare i rischi di esposizione delle persone che vivono o lavorano vicino a stagni e discariche di ceneri di carbone o vicino a siti in cui la cenere di carbone viene sparsa sul suolo come riempimento o riutilizzata per altri scopi.

"Molti addetti alle pulizie e residenti locali che sono stati esposti a polvere di ceneri volanti contenente alti livelli di piombo, l'arsenico e altri contaminanti in seguito alla massiccia fuoriuscita di cenere di carbone della TVA nel Tennessee orientale nel 2008 hanno subito effetti debilitanti sulla salute, " Ha detto Vengosh. "Le comunità vicine agli impianti di stoccaggio delle ceneri di carbone o ai siti in cui le ceneri di carbone sono state mescolate con il terreno come riempimento ora sono preoccupate che anche loro potrebbero essere esposte a contaminanti dannosi".

"Questi tipi di rischi aumenteranno solo con la proposta in sospeso dell'EPA di allentare le restrizioni sulla diffusione delle ceneri di carbone per un "uso vantaggioso" o lo stoccaggio in fosse e discariche non foderate, " ha detto Vengosh.

"La nostra speranza è che questo nuovo tracciante, che aumenta la suite di traccianti isotopici che abbiamo già sviluppato per tracciare la contaminazione da ceneri di carbone negli ambienti acquatici, ci aiuterà a fornire una maggiore protezione alle comunità a rischio, " Egli ha detto.

Vengosh e i suoi colleghi hanno pubblicato il loro studio sottoposto a revisione paritaria il 16 ottobre in Lettere di scienze e tecnologie ambientali . Hanno analizzato 45 campioni di ceneri volanti raccolti da 12 centrali elettriche a carbone statunitensi tra il 2004 e il 2013. Sedici campioni di ceneri volanti provenivano dal carbone degli Appalachi, 22 proveniva dal carbone del bacino dell'Illinois, e sette provenivano dal bacino del fiume Powder.

È il primo studio a fornire un'analisi sistematica degli isotopi di piombo nelle ceneri volanti di carbone provenienti da tutti e tre i principali bacini di produzione di carbone degli Stati Uniti.

Come esperimento di prova del concetto, i ricercatori hanno utilizzato il nuovo tracciante dell'isotopo di piombo per analizzare i sedimenti del lago Sutton, nella Carolina del Nord orientale. Il lago è servito da sequestro per una centrale elettrica a carbone dagli anni '70 fino a quando l'impianto è stato sostituito con un impianto alimentato a gas naturale nel 2013 e uno studio all'inizio di quest'anno dal team di Vengosh ha mostrato che era il sito di più ceneri di carbone non segnalate versamenti nel corso degli anni. Sutton Lake si trova sul fiume Cape Fear a circa 11 miglia a monte della città di Wilmington. I ricercatori hanno anche testato campioni di sedimenti dal vicino lago Waccamaw, che non è mai stato utilizzato come deposito di ceneri di carbone.

"I test hanno mostrato che i sedimenti del lago Sutton avevano un'impronta isotopica del piombo simile a quella della cenere volante del carbone del bacino degli Appalachi e molto diversa da quella dei sedimenti nel lago Waccamaw non interessato, " ha detto Zhen Wang, uno studente di dottorato nel laboratorio di Vengosh che è stato l'autore principale dello studio. "Questo era coerente con i risultati dello studio precedente, confermando le nostre precedenti scoperte e convalidando l'applicabilità degli isotopi di piombo come nuovo strumento per tracciare la mosca del carbone nell'ambiente".